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超越标准模型:新实验对自旋-自旋-速度相互作用施加了严格限制

科学探索万象经验2024-07-07

标准模型是粒子物理学中一个非常成功的理论框架,描述了基本粒子和基本相互作用。然而,它并非完美无缺。物理学家们认为,除了标准模型之外,还存在着额外的力和粒子,等待着被发现。寻找这些奇异现象的一种方法是在高精度实验中寻找标准模型预测的微小偏差。

标准模型描述了四种基本力:电磁力、强核力、弱核力和引力。每种力都通过交换力载荷粒子起作用。例如,电磁力由光子介导,而强核力由胶子介导。自旋-自旋-速度依赖相互作用(SSIVD)则提出了一种新的力,它取决于粒子自旋和相对速度,而标准模型并未预测这种力。如果这种力存在,就意味着存在新的物理现象。最近发表在《物理评论快报》上的一项研究使用传感器对SSIVD施加了新的约束。

SSIVD可以进一步根据其对基本对称性的破坏程度进行分类。宇称P是指左右手性,时间反转T是指如果时间倒流,物理定律仍然成立。如果SSIVD取决于自旋的手性或粒子的相对速度,则它将分别违反宇称或时间反转。P和T违反的组合也是可能的。

研究人员在该研究中使用了一个复杂的装置,其中包含两颗钻石,每颗钻石都包含一组氮空位(NV)中心。NV中心是钻石晶格中的微小缺陷,由一个缺失的氮原子和一个应该存在碳原子的空位组成。这些缺陷具有独特的自旋特性,使其成为量子传感应用的极佳候选者。